知识蒸馏的核心目标,是将大型复杂模型(教师模型)中蕴含的知识、推理能力与决策逻辑,高效迁移到参数更少、运行更快、部署成本更低的小型模型(学生模型)中,实现 “轻量模型拥有强能力” 的效果,适配更多资源受限的场景(如边缘设备、低算力服务器)。
按照知识迁移过程中对教师模型的访问权限,知识蒸馏可大致划分为两大核心类型:
- 黑盒蒸馏(Black-box):学生模型仅能获取教师模型的 “输入 - 输出” 映射关系,无法窥见模型内部结构、中间层输出或参数分布,相当于 “只看结果学方法”。
- 白盒蒸馏(White-box):除了输入输出,还能访问教师模型的中间隐藏状态、注意力权重、输出概率分布等内部信息,属于 “看透原理再模仿”。
当前行业的核心趋势十分明确:
- 工业界更青睐黑盒蒸馏 —— 无需获取模型源码或参数,能直接借力 GPT-4、Qwen-Max 等闭源大模型的强大能力,落地成本低、见效快;
- 学术界聚焦白盒蒸馏 —— 可深入挖掘模型内部的知识传递机制,更容易提出创新性方法和理论突破;
- 混合蒸馏成为新热点 —— 将黑盒的 “数据驱动” 与白盒的 “结构对齐” 相结合,兼顾效果与效率,逐渐成为高性能轻量模型的主流方案。
代表性文献
综述性文章
A Comprehensive Survey on Knowledge Distillation[1] 这篇是25年10月的综述,内容比较详尽,它将白盒蒸馏和黑盒蒸馏细分成以下几个类别:
其中,白盒蒸馏是根据模型的架构去分,分成基于BERT和只基于Decoder的,这种分发个人觉得比较粗暴,不是很合理。
黑盒蒸馏是根据方法区分,比较合理,主要分为以下三种:
- 思维链(Chain of Thought):教师模型对已有数据生成思维链,供学生模型训练
- 指令遵循(Instruction Following):教师模型对训练数据生成指令、输入和输出样本,供学生模型训练
- 上下文学习(In-context Learning):构造任务,收集教师模型在不同上下文情况下的输出,结果供学生模型训练
Survey on Knowledge Distillation for Large Language Models: Methods, Evaluation, and Application[2] 是另一篇综述性的研究,发布时间是24年1月,内容不如上一篇丰富,不过也提出了一些不同的梳理和思考。
A Survey on Knowledge Distillation of Large Language Models[3]这篇24年的文章则是根据具体的方法论,汇总了各种知识蒸馏的方法,研究细分领域可以参考。
黑盒蒸馏文章
DeepSeek-R1: Incentivizing Reasoning Capability in LLMs via Reinforcement Learning[4]这篇文章就是黑盒蒸馏的典型代表。
在这篇文章中,有6个蒸馏的小模型,4个基座是Qwen,两个基座是Llama3.1。
DeepSeek-R1小模型的蒸馏方式:将DeepSeek-v3(671B)模型生成的数据作为小模型训练集。
训练数据量包含两部分:推理数据(60w)+非推理数据(20w)
MiniPLM: Knowledge Distillation for Pre-Training Language Models[5]是最新比较典型的黑盒蒸馏方法。
具体思路是:根据教师模型和学生模型之间的输出概率分布差异,调整学生模型预训练数据的语料库。
根据概率分布,做出以下调整:
- 减少简单样本
- 增加复杂/多样性样本
- 提出噪音/有害样本
它的实验中教师模型参数量为1.8B,学生模型的参数量为200M/500M/1.2B。
其中,Pre-Train w/o KD为未经蒸馏的小模型性能表现。
黑盒与白盒结合蒸馏文章
DistilQwen2.5: Industrial Practices of Training Distilled Open Lightweight Language Models[6] 是通义实验室发布的一篇比较经典的黑白盒相结合的文章。
具体方案是:
- 黑盒蒸馏:使用Qwen3-Max(1T)和GPT-4o(闭源)作为教师模型,来生成小模型的训练数据
- 指令问题生成:根据问题指令,输出相关响应
- 优化训练数据:为原始训练数据增加思维链(CoT)
- 训练数据筛选:根据信息量、任务平衡性筛选数据
- 验证问题正确性:对已有答案进行事实核验
- 白盒蒸馏:让学生模型的输出和教师模型输出尽可能接近
白盒蒸馏除交叉熵损失外,还采用知识蒸馏损失来最小化学生模型与教师模型的输出的Token序列之间的散度。
模型蒸馏前后的性能如下表所示:
蒸馏前后总体会有提升,部分任务可能无变化或下降。
后面我会进一步从代码角度分析这篇文章的思路。
蒸馏效果评估
在调研具体方法时,还发现了Quantification of Large Language Model Distillation[7]这一篇有关蒸馏效果量化评估的工作。
里面解释了一个有趣的现象:当问大模型身份性问题时,它可能会答出其它厂商的答案。
比如,问Qwen-Max它的开发团队是谁,它会说它是由Anthropic开发的。
按照这篇文章提出的评估方法,蒸馏水平越靠近右上角,采用蒸馏的程度越高。
图中表明,Claude、Doubao和Gemini的蒸馏程度较低,而Qwen-Max的蒸馏程度最高。
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